Perché molti DAC hanno un output differenziale?

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Molti DAC come PCM1794 (uscita corrente) e PCM1793 (uscita tensione) hanno un'uscita differenziale. Quali sono i vantaggi di questo, oltre a un modo semplice per convertire il segnale di uscita in CA con riferimento a terra tramite un amplificatore differenziale.

dac

— e_asphyx
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Per i DAC ad alta frequenza è possibile pilotare un trasformatore con attacco centrale.

— Spehro Pefhany,

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Perché i segnali differenziali sono molto meno sensibili ai disturbi esterni come piccole differenze di tensione tra i terreni. Quindi è molto più facile instradare il segnale verso un altro circuito (che potrebbe trovarsi su una terra diversa) mantenendo libero rumore e disturbo. E se vuoi comunque un segnale a terminazione singola, usa solo un'uscita.

— Bimpelrekkie,

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Altri pin sullo stesso chip portano segnali di livello logico, che causeranno correnti misurabili nelle impedenze di ingresso di tali pin, nonché ulteriori attività di commutazione all'interno del DAC.

Tali correnti causeranno cadute di tensione attraverso i fili di collegamento GND.

Se si tratta di un DAC ad alta risoluzione, (superiore a 16 bit), tali cadute di tensione possono essere paragonabili al segnale di uscita analogica e notevolmente maggiori del segnale di uscita quando si raggiungono i 20 bit.

Ricordare che i segnali di ingresso digitali sono un milione di volte più grandi in ampiezza (per un ADC a 20 bit), con fronti di commutazione rapidi e in prossimità dell'uscita analogica e della terra.

Ora separare i motivi analogici e digitali può ridurre al minimo l'inquinamento sulla terra analogica, ma anche così, saranno collegati ad un certo punto, e senza cure straordinarie, si verificherà un accoppiamento tra loro.

Fornire uscite analogiche sia reali che invertite è relativamente economico e semplice. Entrambi contengono questo rumore, poiché sono entrambi riferiti alla stessa terra analogica. Ma è un rumore di modo comune, che consente a un amplificatore differenziale di eliminare questo rumore in una posizione relativamente remota dal DAC stesso.

— Brian Drummond
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I segnali differenziali presentano numerosi vantaggi:

Una tensione è sempre una differenza tra due segnali. Per un segnale differenziale, l'impedenza è la stessa per entrambe le uscite rispetto a un segnale single-ended in cui "terra" solitamente ha l'impedenza inferiore. Per un'uscita differenziale un interferitore vedrebbe la stessa impedenza su entrambe le uscite e quindi il risultato sarebbe un segnale di modo comune che potrebbe essere respinto.
Un segnale differenziale ha il doppio dell'oscillazione del segnale poiché entrambe le uscite possono muoversi. Ciò si traduce in una potenza quadrupla del segnale con solo il doppio della potenza del rumore. Ciò è importante per i circuiti integrati in cui la tensione di alimentazione è spesso limitata dalla tecnologia.
Le uscite differenziali non producono nemmeno armoniche di ordine a causa della loro intrinseca simmetria.
I circuiti integrati usano spesso una struttura differenziale internamente per ragioni simili. Un'uscita differenziale è quindi un'estensione naturale di questo concetto.

— Mario
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